Lý thuyết liên kết bu lông - EN 1993-1-8 (Eurocode 3)

Một liên kết thép bắt bu lông được thiết kế theo Eurocode 3, EN 1993-1-8. Mỗi bu lông được kiểm tra cho các tác động nó mang - cắt, ép mặt, kéo, hoặc một tổ hợp - và hình học liên kết phải thỏa mãn các quy tắc khoảng cách và khoảng cách mép. Trang này giải thích các khả năng chịu lực đằng sau các bảng dữ liệu bu lông.

Cấp tính chất bu lông

Bu lông được phân cấp bằng một cấp hai số như 8.8 hoặc 10.9. Số đầu nhân 100 là cường độ chịu kéo cực hạn $f_{ub}$ tính bằng MPa; tích của hai số nhân 10 là giới hạn chảy $f_{yb}$. Vậy một bu lông cấp 8.8 có $f_{ub} = 800$ MPa và $f_{yb} = 640$ MPa. Cấp 8.8 và 10.9 chiếm ưu thế trong công việc kết cấu; 4.6 dùng cho liên kết nhẹ hoặc phi kết cấu.

Khả năng chịu cắt và ép mặt

Trong một liên kết kiểu ép mặt (không ứng lực trước), tải được truyền bằng thân bu lông chịu cắt và ép mặt vào bản thép. Khả năng chịu cắt trên mỗi mặt cắt là

trong đó $A$ là diện tích thân $A$ nếu mặt cắt không qua ren, hoặc diện tích ứng suất kéo $A_s$ nếu nó qua ren; $\alpha_v = 0.6$ cho cấp 4.6, 5.6 và 8.8, và 0,5 cho 10.9 (qua ren). Bản thép mà nó ép vào cũng phải chống nén vỡ:

với $d$ đường kính bu lông, $t$ chiều dày bản thép, và $\alpha_b$ và $k_1$ là các hệ số giảm khi khoảng cách đầu và mép giảm - đó chính là lý do các quy tắc khoảng cách quan trọng. Khả năng của bu lông là giá trị nhỏ hơn giữa $F_{v,Rd}$ và $F_{b,Rd}$.

Kéo và đột thủng

Một bu lông chịu kéo được kiểm tra cho tuột/phá hoại ren và bản thép được nối cho cắt đột thủng của đầu hoặc đai ốc bu lông:

trong đó $k_2 = 0.9$ (0,63 cho bu lông đầu chìm), $A_s$ diện tích ứng suất kéo và $d_m$ kích thước trung bình qua cạnh/qua góc của đầu hoặc đai ốc.

Cắt và kéo kết hợp

Một bu lông mang cắt và kéo cùng lúc phải thỏa mãn tương tác tuyến tính của Bảng 3.4:

Hệ số 1,4 trong số hạng kéo phản ánh rằng một lực kéo vừa phải không làm giảm nhiều khả năng chịu cắt.

Bu lông ứng lực trước (chống trượt)

Bu lông cấp 8.8 và 10.9 có thể được siết tới một ứng lực trước được kiểm soát $F_{p,C} = 0.7\,f_{ub}\,A_s$, kẹp các bản thép để tải được mang bằng ma sát thay vì ép mặt. Khả năng chống trượt là

với $n$ mặt ma sát, hệ số trượt $\mu$ (0,5 cho thép phun bi, thấp hơn cho thép cán nguyên) và một hệ số lỗ $k_s$. Các liên kết chống trượt được dùng nơi chuyển động không chấp nhận được - chi tiết mỏi, tải đảo chiều, hoặc nơi phải giữ định vị.

Khoảng cách, mép và khoảng cách đầu

Vị trí bu lông bị giới hạn cả hai phía. Khoảng cách tối thiểu ($p_1 \ge 2.2 d_0$, khoảng cách đầu $e_1 \ge 1.2 d_0$) ngăn bản thép bị xé bật và giữ hệ số ép mặt cao; khoảng cách tối đa ngăn mất ổn định cục bộ giữa các bu lông và giữ các phần tiếp xúc. $d_0$ là đường kính lỗ (Bảng 3.3). Các bảng dữ liệu trong Tool này liệt kê các kích thước lỗ, khoảng cách tối thiểu và tối đa và các khả năng chịu lực kết quả cho mỗi đường kính bu lông.

Các hệ số riêng phần $\gamma_{M2} = 1.25$ (khả năng của bu lông) và $\gamma_{M3}$ (trượt) và cấp hệ số trượt do Phụ lục Quốc gia đặt; các liên kết loại A–E (ép mặt so với chống trượt) quyết định kiểm tra nào chi phối.